基于小波神经网络的火炮裂纹形状重构

介绍了漏磁无损检测的原理和漏磁场数学模型,提出了用小波神经网络对裂纹形状重构。在仿真试验中,用训练样本对小波神经网络进行训练逼近裂纹形状,训练采用随机梯度下降算法。训练样本来自漏磁场数学模型数据和测量的火炮漏磁信号,用测量数据重构裂纹形状。小波神经网络是多分辨率逼近,通过改变网络的分辨率控制输出精度。结果表明,小波神经网络能够精确地重构裂纹。     

基于三维有限元法的漏磁场分析

针对磁偶极子模型和二维有限元法在分析漏磁场过程中存在的不足,采用三维有限元分析漏磁场。根据麦克斯韦方程组和三维有限元分析原理建立了数学模型。利用数学模型对漏磁信号进行了仿真分析,得到了三维磁通密度矢量图和它的径向分量曲面图,直观地显示了缺陷附近漏磁场的特点。同时研究讨论了缺陷长度、检测路径位置和提离值对漏磁信号峰峰值的影响。为进一步对漏磁场的研究打下基础。     

基于ANSYS Multiphysics的电磁阀电磁力仿真分析

基于ANSYS Multiphysics模块建立电磁阀电磁力有限元分析模型,对电磁阀磁场特性进行仿真分析,仿真结果表明该分析方法能够精确计算整个电磁阀磁路空间的磁场、漏磁效应及衔铁所受的电磁力.气隙和电流对电磁力的影响分析结果表明,电磁阀动作过程中电磁力随气隙的增大而减小,减小的速率与电流大小相关,电流越小,气隙对电磁力的影响越显著.该分析方法可应用于航天电磁阀的设计和分析,具有一定的工程应用价值.     

电磁轨道炮瞬态磁场测量与数值模拟

为研究电磁轨道炮的磁场特性,建立三维瞬态电磁场计算模型,采用时域有限元/边界元耦合方法进行求解,获得了电枢的膛内运动过程,以及电流密度和磁通密度的时空分布,讨论电枢与轨道间的滑动电接触在电流扩散过程中产生的速度趋肤效应。在发射实验中,用B探针测量电枢运动及磁场,分析了发射过程中的瞬态磁场变化特点,与数值模拟结果进行对比,验证了电磁轨道炮三维瞬态电磁场计算模型的有效性。     

基于神经网络的内置式永磁电动机弱磁区最佳电流相位曲线拟合

针对电传动系统中内置式永磁(IPM)电动机内部磁场的非线性问题,提出采用BP神经网络拟合电动机弱磁区的最佳电流相位曲线。分析了IPM电动机每安培电流最大转矩/电流控制的原理,并进一步在考虑逆变器输出电压和电流限制的基础上,指出了IPM电动机在弱磁区产生最大转矩的条件。构建了用于完成IPM电动机弱磁区转速和电流幅值与最佳相位角之间非线性映射的BP神经网络。计算和仿真结果表明,该神经网络的拟合结果与有限元方法（FEM）计算结果的最大误差不到1°.     

从潜艇磁测数据中分离地磁场的研究

传感器实测数据中提取出真实的地磁场成分是水下地磁导航研究的一个难点.采用有限元计算软件ANSYS进行了仿真研究.分别研究了X、Y、Z磁场激励下,潜艇磁化磁场特性;绘出了潜艇某截面上的磁场分布,给出沿某曲线的磁场分布;发现激励磁场与潜艇磁场之间满足线性关系并给出线性转换系数沿某直线的分布状况;还研究了任意方向磁场激励下,得到激励磁场与潜艇磁场之间的线性转换矩阵,初步解决了从测量数据中提取地磁场的问题.     

火炮磁流变后坐阻尼器的设计与磁路分析

研究了高冲击载荷作用下的火炮磁流变后坐阻尼器,设计了一多阶带槽且经过光滑处理的长行程磁流变阻尼器,运用电磁场有限元分析软件对阻尼器结构与磁路耦合问题进行了求解,分析了线圈绕向、活塞和钢筒部件材料、饱和电流、阻尼通道等各种工况下阻尼器磁场分布情况,给出了冲击载荷下的磁流变后坐阻尼器磁路设计一般准则.数值计算结果表明设计的长行程火炮磁流变后坐阻尼器满足结构与磁路设计要求.     

正则化技术在舰船磁场建模逆问题中的应用

舰船钢材磁化历史的未知性决定着其磁场建模通常只能采用逆问题的计算思路,而逆问题模型的病态性给其求解带来了较大困难。针对上述难题,从舰船磁场建模逆问题的特点出发,分析了影响准确求解舰船磁场建模逆问题的因素。为减小舰船磁场逆问题病态性对建模结果的影响,采用截断奇异值分解方法和Tikhonov正则化方法进行求解。舰船磁场深度推算仿真算例表明,正则化方法可有效提高舰船磁场建模逆问题的计算精度和稳定性。     

基于有限元的鱼雷电磁引信目标信号模型

根据有限元方法(FEM)求解鱼雷近炸引信对目标舰反射的磁场信号.通过建立雷目交汇时的三维数学模型,加载边界条件进行三维有限元数值分析,然后根据经典电磁波传播、反射理论和通过特性经验公式进行回波信号仿真.研究结果表明文中方法产生的结果与实际测量值基本吻合.     

基于磁场有限元分析的磁流变缓冲器结构设计

基于磁场有限元分析和Bingham塑性流动模型,对某实验用火炮后坐磁流变缓冲器进行了结构设计.建立了磁流变缓冲器的二维轴对称磁场有限元模型,分析了活塞长度、线圈内直径以及油缸壁厚等参数的变化对间隙中MR流体的磁通密度的影响,确定了一个可以使间隙中MR流体磁通密度达到最大的结构尺寸方案.使用Bingham模型,计算了不同应用电流下磁流变缓冲器的阻尼力-速度关系.进行了火炮后坐动力学计算,计算结果表明,有限元法给出了比解析法更准确的磁场强度解,所设计的磁流变缓冲器满足火炮发射要求.     

一种漏磁信号不变特征提取方法

为了提高漏磁缺陷的重构精度,提出一种基于径向基函数(RBF)的漏磁信号不变特征提取的方法。该方法在对漏磁检测过程中速度影响进行全面分析的基础上,建立二维有限元模型,采集不同速度下的漏磁信号,将速度影响下的漏磁信号作为RBF网络的输入,静态下的漏磁信号作为输出进行训练。实验结果表明:这种方法实现了速度效应的补偿,提取出了漏磁信号的不变特征,而且具有较高的精度,是一种有效的方法。     

基于稀疏化LS-SVM的漏磁缺陷三维轮廓重构

漏磁缺陷轮廓重构是指由检测到的漏磁信号重构缺陷轮廓及参数，是实现漏磁反演的关键。将最小二乘支持向量机( LS-SVM)应用于漏磁缺陷的三维轮廓重构中，并对LS-SVM采取了稀疏化处理，将漏磁信号磁通密度法向分量Bz作为支持向量机网络的输入，缺陷的几何参数长度、宽度、深度作为输出，由实验测量数据和三维有限元仿真计算得到的仿真数据组建样本库。建立了由缺陷的漏磁信号到缺陷三维轮廓图的映射关系，实现了缺陷三维轮廓的重构。实验结果表明：该方法具有很高的精度和很好的泛化能力，同时对噪声也有一定容忍能力。     

Quantitative Testing of Defect for Gun Barrels

The magnetic flux leakage （MFL） method is commonly used in the nondestructive evaluation （NDE） of gun barrels. The key point of MFL testing is to estimate the crack geometry parameters based on the measured signal. The analysis of magnetic leakage fields can be obtained by solving Maxwell＇s equations using finite element method （FEM）. The radial component of magnetic flux density is measured in MFL testing. The peak-peak value, the separation distance between positive and negative peaks of signal and the lift-off value of Hall-sensor are used as the main features of every sample. This paper establishes the multi-regression equations related to the width （the depth） of crack and the main characteristic values. The regression model is tested by use of the magnetic leakage data. The experimental results indicate that the regression equations can accurately predict the 2-D defect geometry parameters and the MFL quantitative testing can be achieved.     

双小波神经网络迭代的漏磁缺陷轮廓重构技术

在二维漏磁缺陷重构中,建立基于径向基小波神经网络(RWBF)的正演和反演模型,提出了一个反馈形式的双小波神经网络迭代模型,通过迭代使目标函数最小化,实现对缺陷轮廓的快速逼近。用仿真和实验获取的训练样本分别对正演和反演模型的RWBF进行训练。为了提高径向基神经网络的适应性和精度,提出了一种新的训练算法。首先确定最优分解层数,然后利用梯度下降法修正网络的权值。对不同分辨率和不同信噪比下的漏磁信号进行了重构,并与其他方法进行了比较。结果表明,双小波神经网络迭代模型能够实现漏磁缺陷的精确逼近,具有良好的鲁棒性,是有效的二维轮廓重构方法。     

柴油机磁场的计算、试验与消磁优化

为研究低磁船舶的柴油机磁性及消磁问题,通过柴油机磁场有限元仿真的计算结果来指导消磁工作。利用磁场分析Comsol软件,建立某型柴油机有限元仿真模型,进行地磁场作用下柴油机产生感应磁场及其空间分布的相关计算。引入磁铁抵消消磁法,通过柴油机和消磁磁阵的一体化仿真,进行优化计算,找到最佳消磁参数。结果表明：柴油机下方9 m平面上,正中心位置磁通密度最大,磁场呈椭圆形分布,磁场强度相对地磁场最大畸变量计算值高达224.35 nT,将测量结果与仿真计算结果进行对比,误差不超过5%,在允许的误差范围内;最佳消磁参数可以使柴油机下方9 m平面上的磁场强度畸变量降低至8.33 nT,降低约95%.     

基于贝叶斯估计的漏磁缺陷轮廓重构方法研究

漏磁缺陷轮廓重构是指由检测到的漏磁信号重构缺陷轮廓及参数,是实现漏磁反演的关键。目前常用的反演方法包括神经网络法和优化法,但神经网络法的计算精度受噪声影响严重,优化法计算量大。针对这些问题,提出基于递推贝叶斯估计的漏磁缺陷重构算法。建立缺陷轮廓与漏磁信号的状态空间模型,将反演问题描述为基于状态和观测方程的典型的离散时间跟踪问题,对漏磁信号进行了反演,并在不同信噪比下对神经网络法和所提方法进行了反演效果的比较。结果表明：基于递推贝叶斯估计方法的漏磁信号反演算法精度高,同时对噪声具有鲁棒性,是一种有效可行的漏磁反演新方法。     

基于漏磁原理的非接触式电磁阀检测技术应用研究

电磁阀是重要的控制部件,应用于各类航天飞行器。根据电磁阀阀芯动作特性,结合目前漏磁检测的一些研究,提出了一种基于漏磁原理的非接触式电磁阀检测方法,对飞行器的电磁阀极性进行测试,并设计了电磁阀极性检测系统.在此基础上对检测系统应用进行研究,验证漏磁检测技术应用到航天器极性测试中的可行性和准确性。结果表明:基于漏磁原理的非接触式检测技术应用于电磁阀动作检测,与控制指令相比,检测结果准确可靠。     

新型爬壁机器人磁吸附单元优化设计

为满足爬壁机器人负载能力和运动灵活性的要求,提出了一种新型变磁力吸附单元机构。首先介绍了机构的构型并建立了三维磁场模型,然后基于有限元方法对新型磁吸附单元的磁场进行了分析,得到了其磁感应强度分布和磁吸附力。运用ANSYS的APDL参数技术对吸附单元参数进行了优化,分析得出优化原则。通过与传统H形磁吸附机构性能参数仿真比较,表明新型结构具有永磁利用率高、最大最小吸附力比值大、自重轻而负载能力强的特点。实验验证了优化结果的准确性,为设计爬壁机器人磁吸附机构提供了依据。